Breakthrough Starshot, des voiles lancées vers les étoiles

Le 12 avril 2016, Yuri Milner, Stephen Hawking et Marc Zuckerberg annonçaient la constitution de « Breakthrough Starshot », un programme de recherche et d’ingénierie de 100 million de dollars pour entreprendre avec des voiles solaires, l’exploration du système d’Alpha Centauri, le groupe d’étoiles le plus proche du système solaire. C’est un événement qui fera date dans l’histoire future de l’exploration spatiale.

Le programme se situe dans le cadre d’un ensemble plus vaste nommé « Breakthrough Initiatives » fondé par Yuri et Julia Milner. Yuri Milner est un milliardaire russe, diplômé en physique (Université de Moscou) et en business administration (Etats-Unis, Wharton School of Economics) qui s’est spécialisé et a fait fortune dans l’Internet avec le fonds d’investissement « DST » (Digital Sky Technologies). Outre le « Board » constitué par les annonceurs du programme, la direction comprend un « Management & advisory committee » composé de scientifiques de renommée mondiale.

Cette Direction se donne 20 ans pour mettre au point la technologie nécessaire (le financement, de l’ordre de 10 milliards de dollars, étalé dans le temps, n’est pas vraiment un problème). Comme la première cible (Proxima Centauri) est située à 4,24 années lumières (40,1 mille milliards de km) et que la vitesse espérée pour les voiles est de 20% de celle de la lumière (216 millions de km/h), le voyage durera vingt ans (au lieu des 20.000 ans nécessaires si on utilisait une propulsion « classique ») et les informations collectées reviendront vers nous après un voyage…de 4,24 années. Vous pouvez donc marquer les dates de 2036 (lancement) et de 2060 (retour d’informations) dans vos agendas (ou dans celui de vos enfants).

Ce sera la première fois que des objets fabriqués par l’homme pénétreront dans un autre système stellaire (à moins que d’ici là nous ayons développé d’autres techniques pour aller encore plus vite). Nous aurons alors les premières images, prises in situ, d’autres planètes éclairées par un autre soleil et en particulier de Proxima-b, cette autre Terre située dans la zone « habitable » de Proxima Centauri (avec réserve compte tenu de la nature de l’étoile et de sa faible distance à la planète).

Le principe est de lancer un millier de vaisseaux ultralégers (de seulement deux grammes !) comprenant chacun une charge utile (instrument d’observation, antenne, moteur et réserve d’énergie pour faire fonctionner l’ensemble) d’une masse d’un gramme, portée par une voile de 4 m2 (d’une masse d’un gramme également !) qui servira de réflecteur aux photons qui la propulseront. Réduire la masse au maximum est impératif pour atteindre la vitesse prévue puisque plus la masse est importante plus l’énergie nécessaire à son déplacement est elle aussi importante. La propulsion photonique est connue depuis longtemps. C’est elle que Robert Forward utilise dans son magnifique roman de 1982 « The Flight of the Dragonfly », pour permettre à ses personnages d’atteindre l’étoile de Barnard en 50 ans (à 5,96 années-lumière, elle est légèrement plus éloignée que Proxima Centauri). Les photons exercent une pression sur la surface de la voile et donc la poussent. Outre la masse, la vitesse de déplacement résulte d’une quantité d’énergie suffisante donc d’un éclairage intense et /ou suffisamment durable, et d’une surface aussi réfléchissante, résistante et légère que possible. Pour exercer une pression suffisamment longtemps la lumière doit être non seulement très forte (il faut atteindre une puissance de 6 GW/m2 au niveau des voiles) mais elle doit se disperser aussi peu que possible. On utilisera donc un laser ou plutôt une « forêt » de lasers à longueur d’onde aussi petite que possible (objectif micrométrique) d’une puissance totale de 100GW, soit 100 milliards de watts (par comparaison, une centrale nucléaire a une puissance de quelques 5 ou 6 milliards de watts). La puissance requise est donc extrêmement élevée mais, semble-t-il (d’après les concepteurs du projet), pas impossible à atteindre. Il faut « simplement » prévoir une centrale d’une centaine de MW avec un système d’accumulateurs pour pouvoir garder l’énergie générée et la libérer le moment venu en très peu de temps. L’impulsion ne durera en effet que dix minutes, jusqu’à ce que les vaisseaux atteignent la vitesse de 0,2 c (20% de la vitesse de la lumière). Il n’est pas possible de continuer davantage car au bout de ces dix minutes la distance parcourue  (2 millions de km) sera trop grande pour que la lumière des lasers reste suffisamment cohérente et puissent impulser une vitesse supplémentaire (et l’énergie électrique accumulée auprès des lasers sera épuisée). Une fois la vitesse acquise, elle se maintiendra puisque dans l’espace il n’y aura (presque) rien pour la freiner (« presque » car le Soleil exercera pendant longtemps une attraction, de plus en plus faible).

A l’arrivée dans le système d’Alpha Centauri les instruments seront activés, effectueront photos et mesures et renverront les données vers la Terre par micro-ondes (les lasers seront alors reconfigurés en radiotélescopes). Comme il n’y aura aucun dispositif pour les arrêter, les vaisseaux continueront ensuite leur course dans l’espace vers l’infini (ou une rencontre ?!).

Les 100 premiers millions de la dotation de Breakthrough Starshot doivent servir de démonstration de la faisabilité des premières étapes de réalisation du concept. Espérons qu’elle soit convaincante car les défis ne sont pas faciles à relever. Je vous en parlerai davantage la semaine prochaine.

lien vers le site de Breakthrough Starshot: https://breakthroughinitiatives.org/Initiative/3

Image à la Une : Une voile dans l’espace pendant la phase de propulsion par laser. Crédit Breakthrough Starshot.

Pierre Brisson

Pierre Brisson

Pierre Brisson, président de la Mars Society Switzerland, membre du comité directeur de l'Association Planète Mars (France), économiste de formation (Uni.of Virginia), ancien banquier d'entreprises de profession, planétologue depuis toujours.

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